UTILIZAÇÃO DE UM SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA COMO PLATAFORMA PARA APLICAÇÃO DO MODELO SATURN

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1 UTILIZAÇÃO DE UM SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA COMO PLATAFORMA PARA APLICAÇÃO DO MODELO SATURN André Bresolin Pinto Helena Beatriz Bettella Cybis Davi Ribeiro Campos de Araújo Luis Antonio Lindau LASTRAN - Laboratório de Sistemas de Transportes Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande do Sul RESUMO O projeto SIMTRAF surgiu de uma parceria entre a Prefeitura de Porto Alegre e o Laboratório de Sistemas de Transportes da UFRGS e visa a implantação do modelo de alocação SATURN na cidade de Porto Alegre. Devido a grande quantidade de dados envolvidos e as características da interface do programa foi usado um Sistema de Informações Geográficas para construir a topologia da rede de transportes. Esse artigo apresenta a experiência da utilização do programa MAPTITUDE como plataforma de gerenciamento de dados e descreve algumas características da interface MAPTITUDE-SATURN em fase de desenvolvimento. ABSTRACT The project SIMTRAF is the result of a partnership between the city of Porto Alegre and the Transportation Lab of UFRGS to implement the SATURN allocation model. Because of the large amount of data involved and the characteristics of the SATURN interface, a Geographic Information System was used to build the transportation network topology. This paper presents the experience of using the GIS software MAPTITUDE as a platform for data management and describes some characteristics of MAPTITUDE-SATURN interface which is currently in development. 1. INTRODUÇÃO Desde o final da década de 60, planejadores de transportes reconhecem que os métodos empíricos de avaliação de esquemas de gerenciamento de tráfego baseados em intuição, experiências passadas, estudos antes e depois, apresentam limitações. Eles restringem a análise a um número pequeno de alternativas e a uma área muito limitada, não permitindo um estudo mais abrangente dos efeitos dos esquemas na rede como um todo (Thomson, 1968). Naquela época, as dificuldades de acesso a computadores e as restrições teóricas dos modelos computacionais de rede disponíveis não viabilizavam a utilização de modelos de alocação para a avaliação de projetos de gerenciamento de tráfego em áreas urbanas. Além disso, os métodos tradicionais de alocação de tráfego que associam os custos de viagem exclusivamente ao percurso dos arcos não constituíam ferramentas adequadas para a representação do regime de tráfego urbano. A partir do final da década de 70, iniciou-se o desenvolvimento de modelos de alocação de tráfego voltados para a representação de redes urbanas, com o SATURN (Van Vliet e Hall, 1996) e o CONTRAM (Leonard e Gower, 1982). Estes modelos se propunham a representar o processo de escolha de rotas simulando de forma adequada a formação de filas e os conflitos nas interseções. A partir da década de 80, o uso de modelos de alocação de tráfego para a avaliação de modificações nos sistemas viários urbanos popularizou-se, tornando-se prática corrente em muitos países. Ao longo dos anos, esses modelos foram aperfeiçoados, beneficiando-se da interação entre aplicações práticas e pesquisa acadêmica. O modelo SATURN, por exemplo, tem centenas de

2 usuários no mundo e foi aperfeiçoado em decorrência de inúmeros trabalhos de pesquisa realizados principalmente no Instituto de Transportes da Universidade de Leeds. Esses modelos foram naturalmente desenvolvidos em linguagem FORTRAN e, portanto, apresentam estrutura computacional atualmente em desuso. Embora algum esforço tenha sido feito no sentido de aperfeiçoar suas interfaces com o usuário, esses programas apresentam, de maneira geral, interfaces pouco amigáveis se comparadas com os conceitos de programação vigentes atualmente. As dificuldades decorrentes do processo de obtenção e formatação dos dados necessários para modelagem são agravadas pelo grande volume de informações requeridas. Dependendo da abrangência do estudo, torna-se necessário o planejamento de uma estrutura de apoio ao processo de modelagem. Este artigo descreve a utilização de um Sistema de Informações Geográficas como base de dados primária no projeto SIMTRAF, que consiste na implantação do modelo de alocação de tráfego SATURN na cidade de Porto Alegre. 2. GIS E MODELOS DE TRANSPORTE E TRÁFEGO Os Sistemas de Informações Geográficas (GIS) são usados cada vez mais como plataforma básica para aplicações de modelos de transportes. Sua capacidade de armazenar, gerenciar, exibir e analisar grandes volumes de informações os torna adequados para lidar com as bases de dados necessárias a esses modelos. A crescente melhoria na interface com o usuário, a redução dos custos e a existência de um número cada vez maior de mapas georeferenciados, faz com que o uso do GIS venha se tornando mais comum nos órgão públicos, empresas e universidades. Exemplos de aplicação de Sistemas de Informações Geográficas como base para modelos de transporte podem ser encontrados na literatura internacional e em diversos estudos realizados no Brasil. Entre eles, pode-se destacar o artigo de Loureiro e Ralston (1996) que faz uma discussão sobre o uso de GIS como plataforma de para modelos de análise de redes de transporte e a descrição da construção de uma interface entre o TRANSCAD e o TRANSYT, para planejamento e otimização de planos semafóricos elaborada por Oliveira e Ribeiro (1997). 3. PROJETO SIMTRAF O projeto SIMTRAF é resultado de um convênio firmado entre a Prefeitura Municipal de Porto Alegre e o Laboratório de Sistemas de Transportes (LASTRAN) e visa a implantação do sistema computacional SATURN na cidade de Porto Alegre. Após a construção do modelo de Porto Alegre e treinamento dos técnicos da prefeitura, o modelo deverá ser transferido para ser utilizado como ferramenta de avaliação dos estudos de modificação viária a serem implementados pela Secretaria Municipal de Transportes (SMT). O modelo deverá representar as vias que constituem o sistema viário principal e secundário da cidade. O SATURN permite a representação do sistema viário em dois níveis distintos: um nível no qual as interseções são representadas em detalhe permitindo a simulação dos conflitos nas interseções rede de simulação; e uma representação tradicional de rede que carateriza os custos de percurso dos arcos rede buffer. Em áreas urbanas, a rede buffer é normalmente empregada para a caracterização de zonas mais afastadas da região em estudo.

3 A figura 1 apresenta a rede modelada e as áreas que contém a rede de simulação e a rede buffer. ÁREA "BUFFER" ÁREA DE SIMULAÇÃO Figura 1: Rede modelada O programa MAPTITUDE, desenvolvido pela empresa Caliper dos Estados Unidos, foi adotado como ferramenta de geoprocessamento para o projeto SIMTRAF. Ele foi escolhido por sua facilidade de uso, baixo custo, e capacidade de poder converter arquivos gerados por outros GIS em especial do ARC/INFO e ARC WIEW. O MAPTITUDE também possuí uma linguagem de programação o GISDK que é de fácil aprendizado e foi usada para desenvolver algumas rotinas que facilitaram e automatizaram algumas etapas de trabalho. Além das questões técnicas relacionadas com a construção e calibração do modelo, uma grande preocupação neste projeto diz respeito a continuidade de sua utilização. Como é possível verificar na figura 1, a área modelada é bastante abrangente e as condições operacionais da rede viária (programação semafórica, sentido da circulação viária, regime de estacionamento na via, rotas das linhas de ônibus, etc.) sofrem alterações freqüentes. Nesse contexto, o GIS tem uma importante função como banco de dados referencial do sistema viário da cidade ao permitir a manutenção sistemática dessas alterações visando a continuidade da utilização do modelo no futuro. A utilização do MAPTITUDE tem por objetivo, facilitar a montagem da topologia da rede SATURN e gerenciar as informações cadastrais dos links e nós. Inicialmente foi previsto o desenvolvimento de uma interface bidirecional entre o MAPTITUDE e o SATURN, que teria as funções de gerar automaticamente os arquivos de entrada do SATURN, controlar cenários e alternativas de simulação e importar os arquivos de saída do SATURN para visualização no MAPTITUDE.

4 4. DADOS EXISTENTES Esse projeto fez uso de três bases digitais georeferenciadas: o sistema viário de cidade, as zonas de tráfego e o sistema de linhas de ônibus. Cada uma dessas bases tem origem diferente e foram integradas com o uso do MAPTITUDE. A empresa de processamento de dados da prefeitura de Porto Alegre (PROCEMPA) mantém e comercializa em CD um mapa georeferenciado da cidade no formato ARC/INFO. Entre as informações disponíveis encontra-se a rede viária incluindo o nome, numeração e largura dos logradouros. Essa base de dados serviu como referência para a definição da rede SATURN. As zonas de tráfego adotadas nesse estudo são as mesmas da pesquisa de origem e destino por entrevistas domiciliares realizada pela METROPLAN em 1986 (EDOM86). O mapa digital das zonas da Região Metropolitana de Porto Alegre foi elaborado para estudos anteriores e foi obtido junto à empresa LOGIT Logística, Informática e Transportes de São Paulo. O sistema de linhas de ônibus da cidade foi montado no programa ARC/VIEW a partir do cadastro alfanumérico de itinerários mantido pela SMT utilizando técnicas de referência linear e caminho mínimo segundo um processo descrito em Pinto e Lindau (1997). A esse arquivo foram associadas informações sobre a freqüência e volume de passageiros de cada linha ao longo do dia obtidos a partir de dados de encerrantes de catracas e viagens fornecidos pela SMT. 5. MONTAGEM DA TOPOLOGIA DA REDE Devido a restrições de tempo para o desenvolvimento e teste de uma interface integral optouse por utilizar o GIS no primeiro momento apenas para a montagem da topologia da rede. O desenvolvimento de um banco de dados com informações cadastrais sobre os links e nós foi deixado para o futuro pois entendeu-se que os maiores ganhos em tempo e agilidade seriam obtidos dessa forma. O primeiro passo do trabalho foi converter todas as bases de dados e ajustá-las a um sistema de referência comum. O sistema viário foi desenhado no ARC/INFO usando um sistema de coordenadas Universal Transversal Mercator (UTM). As zonas de tráfego foram desenhadas no MAPTITUDE usando latitude e longitude e as linhas de ônibus foram montadas no ARC/VIEW também usando coordenadas UTM. Os arquivos ARC/INFO e ARC/VIEW foram convertidos para latitude e longitude quando foram importados para o MAPTITUDE. A seguir foi a definida a rede de estudo (rede SATURN) e definida uma hierarquia viária através da associação de atributos a base dos logradouros. Foram definidos 4 tipos de links: perimetrais, corredores de transporte, vias principais e vias secundárias. Criou-se então um novo arquivo contendo somente a rede SATURN. Esse arquivo continha um número excessivo de nós e links pois permaneciam na rede as ligações com vias que tinham sido excluídas. Para eliminar esses nós residuais foi desenvolvida uma aplicação em GISDK que dissolvia todos os nós que possuíssem somente 2 links conectados a ele. A figura 2 ilustra esse processo.

5 Figura 2: Processo de dissolução dos nós (bairro Cristo Redentor, Porto Alegre) A próxima etapa foi a explosão dos nós da rede de simulação. Isso era necessário pois a rede viária da PROCEMPA possuía simplificações em relação a rede física e havia a necessidade de representar corredores de ônibus e vias com canteiros centrais como links separados. A figura 3 ilustra o processo de explosão dos nós. Esse processo se mostrou muito trabalhoso e o desenvolvimento de uma interface de gerenciamento poderia eliminar a necessidade dessa etapa através da criação de links e nós lógicos. A rede SATURN, antes da dissolução e da explosão, possuía 4216 nós e 4920 arcos. Após esses processos a rede ficou com 1370 nós e 2196 arcos. av. Carlos Gomes av. Carlos Gomes av. Sen. Tarso Dutra av. Protásio Alves av. Sen. Tarso Dutra av. Protásio Alves Figura 3: Processo de explosão em interseção de Porto Alegre Uma vez concluído o processo de explosão foi feita a numeração dos nós. O critério adotado levou em conta a zona de tráfego em que se encontravam e a sua posição geográfica. Os nós foram numerados com 4 dígitos, com os 2 primeiros definindo a zona e os 2 últimos definidos seqüencialmente de acordo com a localização do ponto (crescente de cima para baixo e da esquerda para direita). Para o processo de numeração foi desenvolvido um aplicativo em GISDK que fazia a numeração automática em função de parâmetros fornecidos.

6 A última etapa foi a extração das coordenadas dos nós e das conexões entre os links. Isso foi feito de forma automática por outro aplicativo que gerou arquivos de texto contendo a seqüência dos pontos e das conexões entre eles. 6. PRÓXIMAS ETAPAS DE TRABALHO Embora o uso do GIS tenha facilitado o processo de montagem da rede SATURN, percebeuse claramente a necessidade da implementação de uma interface que permita gerenciar os parâmetros associados aos links e aos nós. Essa aplicação permitiria utilizar o potencial dos Sistemas de Informações Geográficas para lidar com a enorme base de dados que está sendo montada com informações sobre características físicas das vias e interseções. O desenvolvimento se dará em três etapas. Na primeira, serão montadas as estruturas de dados e as ferramentas para a sua manipulação. Na segunda fase, será desenvolvido um sistema que fará a montagem dos arquivos de entrada do SATURN e será criado um mecanismo de controle de alternativas. A última etapa será a interface de recuperação de dados que tem como função possibilitar a visualização dos resultados dos modelos SATURN no MAPTITUDE. 7. CONCLUSÕES A utilização de Modelos de Transporte como ferramenta de análise de projetos é fundamental para o planejamento urbano. Esses modelos exigem bases de dados muito grandes que tem de sofrer revisões e atualizações constantes. Os Sistemas de Informações Geográficas são cada vez mais utilizados como plataforma para gerenciar e integrar Modelos de Transporte. A utilização do GIS para a montagem da topologia da rede para o projeto SIMTRAF trouxe ganhos significativos em tempo e em simplicidade de trabalho. A montagem de uma interface integral entre o SATURN e o MAPTITUDE facilitará a manutenção dos bancos de dados do sistema viário e diminuirá o tempo de montagem das alternativas. REFERÊNCIAS Leonard e P. Gower (1982) User Guide to CONTRAM version 4. Department of Transport, Transport and Road Research Laboratory (TRRL). Loureiro, C. F. G. e B. Ralston (1996) A. SIG como Plataforma para Modelos de Análise de Redes de Transporte. Anais do X Congresso de Ensino e Pesquisa em Transportes ANPET. Brasília. Vol. 1 pp Oliveira, M. G. S. e P. C. M. Ribeiro (1997) Aplicação de Sistemas de Informações Geográficas em Coordenação Semafórica. Anais do XI Congresso de Ensino e Pesquisa em Transportes ANPET. Rio de Janeiro Vol. 1, pp Pinto, A. B. e L. A. Lindau (1997) Cadastro de Linhas de Ônibus utilizando Sistemas de Informação Geográfica e GPS. Anais do XI Congresso de Ensino e Pesquisa em Transportes ANPET. Rio de Janeiro. Vol. 1, pp Thomson, J.M. (1968) The value of traffic management Journal of Transport Economics and Policy II Van Vliet, D. E Hall, M. (1996). Saturn version 9.3: user s manual. Institute for Transport Studies. University of Leeds. England. LASTRAN Laboratório de Sistemas de Transportes Escola de Engenharia - Universidade Federal do Rio Grande do Sul Praça Argentina, 9 sala 402 CEP: Porto Alegre, RS Fone/fax: (051) e /(051) Endereço eletrônico: lindau@vortex.ufrgs.br; helenabc@vortex.ufrgs.br; andrebresolin@conex.com.br

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